Batterier

Batterityp

Den batterityp de flesta rekommenderar för eldrift av båtar är den som tidigare kallades för LiFePO4 men numera oftast kallas för det något enklare och kortare LFP.

LFP batterierna har något lägre energitäthet än andra typer av litiumjonbatterier vilket gör att de blir lite tyngre och tar mer plats för en given energimängd men o andra sidan anses de säkrare, cykeltåligare och innehåller inte ovanliga metaller typ Kobolt vilket även gör dem något billigare.

LFP är även oerhört mycket bättre än de billigare bly-syra batterierna både vad gäller cykeltålighet och energitäthet. Så LFP blev det självklara valet.

Tillverkare

ePropulsion tillverkar även batterier till sina motorer. Den modell som man kan använda till POD 6.0 heter E175 (det har även kommit en något mindre modell E163 nu som ska fungera för POD 6.0) och man behöver minst en av dessa per motor.

På https://epropulsion.se/batterier/ hävdas det att deras batterier kostar från 5kr/Wh. Den slutsatsen kräver nog en högre nivå av marknadsföringsmatte för att komma fram till. Räknar man med den lite vanligare matten som alla vi andra har fått lära oss i skolan så är E175 det billigaste batteriet per Wh och det kostar drygt 5,79kr/Wh vilket rimligen inte borde kunna avrundas till 5.

Men även om batterierna inte är så billiga som det påstås på den sidan så är de ändå med europeiska mått ganska rimligt prissatta. Jämfört med kinesiska priser är de däremot tämligen dyra. En annan aspekt är att eProdulsions batterier kommer i färdiga boxar vilket underlättar inkopplingen men o andra sidan kan göra det svårare att utnyttja utrymmena i båten optimalt.

Jag bestämde mig därför för att importera egna batterier från Kina och bygga ihop själv. Dessa kostade ca 1,40kr/Wh vilket även om man lägger till kostnaderna för BMS:erna är mindre än en tredjedel av vad motsvarande batterikapacitet från ePropulsion skulle ha kostat och därigenom minskade projektbudgeten med över 100 000kr.

Många är de som hävdar att de aldrig skulle köpa kinesiska batterier utan bara handlar ex Winston batterier från GWL här i EU, dessa personer borde kanske läsa på lite bättre var Winston batterierna tillverkas men en viss poäng ligger det säkert i att ett företag oavsett var i världen det ligger som känner sig stolta över de produkter de tillverkar sätter sitt namn på dem.

Så "märkesbatterier" är sannolikt bättre än de billigare man kan hitta på ex Aliexpress, där man kan få leta en stund för att ens hitta tillverkaren, men den relevantare frågan är om de verkligen är tre gånger så bra om de är tre gånger så dyra. Efter de tester jag gjort på de billigare batterier jag köpt vill jag nog hävda att så inte kan vara fallet.

Kapacitet

Ett begrepp som är vanligt förekommande när man pratar om batterier är Ampere-timmar (Ah). Ah är en enhet för sk. elektrisk laddning eller elmängd. Jag är helt övertygad om att batteritillverkare använder den enbart för att förvirra deras kunder. Enheten borde totalförbjudas i dessa sammanhang eftersom så många missförstår den. Elbilsindustrin pratar aldrig om Ah av goda skäl och det borde inte båtfolk göra heller eftersom:

Ah är INTE en enhet för energi

Energi är inte samma sak som elektrisk laddning. Energi kan mätas i Wh, Joule eller till och med kalorier men aldrig någonsin i Ah eftersom den viktiga faktorn spänningen fattas.

Ofta hör man båtfolk fråga hur långt de kan komma på ett visst antal Ah i olika forum vilket är helt omöjligt att besvara eftersom de inte angivit vid vilken spänning dessa amperetimmar förväntas levereras. Det är lite som att fråga: "Vad är det för skillnad på en struts?", det fattas lite information i frågeställningen.

Ah blandas ihop med A

Strömmen (Ampere - A) är till skillnad från Ah en oerhört viktig enhet att ha koll på och dessa två ska absolut inte blandas ihop, gör man det kan det i värsta fall sluta med att man eldar upp sin båt! Anledning är att strömmen (A) är det som avgör hur stora säkringar och kablar man behöver och för små kablar eller för stora säkringar kan i värsta fall innebära att det går väldigt illa och blir väldans varmt.

Att blanda ihop A med Ah är vanligare än man tror, jag har till och med sett att väletablerade företag i branschen som Victron Energy (vilka jag tidigare kände ett visst förtroende för) blanda ihop dessa båda i sin marknadsföring.

Ah är svårt att räkna

Om man köper 16 batterier med vardera 100Ah är det många som tycks tro att man får ut 1600Ah, vilket man kan få om man parallellkopplar alla 16 batterierna. Om man däremot seriekopplar alla 16 får man fortfarande bara 100Ah fast vid en spänning som är 16 gånger högre. Seriekopplar man två uppsättningar med 8 parallella celler (2S8P) får man ut 800Ah vid dubbla spänningen, osv.

Så hur ska man göra

Den enda gång man måste använda Ah är om man köpt batterier där energin (Wh) inte är angiven, då kan man multiplicera den angivna nominella spänningen (för LFP 3,2V) med den angivna elmängden Ah och då få ut energin i Wh. Därefter använder man endast Wh i alla lägen så kommer livet att bli mycket enklare, soligare och vackrare.

Batterier och celler

Ett begrepp man ofta hör är battericeller. Det här med celler och batterier var enklare på den tiden man använde vanliga bly-syra bilbatterier. Batteriet är då själva den fysiska enheten, dvs den stora klumpen man kopplar in batterikablarna på och cellerna är det som finns inuti batteriet (normalt 6 st seriekopplade celler på drygt 2V vardera i det fallet).

Bygger man batterier själv med LFP så levereras dessa vanligtvis i separata fysiska enheter på 3,2V som kan användas var för sig som ett separat 3,2V batteri men vanligtvis serie/parallell (eller både och) kopplas ihop till en större enhet och då blir de ju celler i ett större batteri i stället.

Den vanligast definitionen är nog att det man kopplar ihop med ett Battery Management System (BMS) är celler och tillsammans bildar dessa ett batteri. Kopplar man ihop flera batterier (Dvs med separata BMS:er i detta fall) så kallas det för batteribank.

AriEls setup

AriEl har en batteribank på totalt 28 672Wh bestående av två batterier med 16 seriekopplade LFP celler vardera vilket ger en nominell utspänning på 51,2V och om det var någon som inte förstod den förklaringen eller undrar hur många Ah det är så har ni uppenbarligen hoppat över att läsa avsnitten ovan.

Batterierna kan teoretiskt leverera en ström på sammanlagt 1680A under kortare perioder och 560A kontinuerligt. Max strömförbrukning för vardera motor är på 125A och sedan finns även en DC/DC omvandlare till 12V systemet som teoretiskt skulle kunna dra max 17A vilket ger en maxförbrukning på 267A. Så även om ett batteri skulle lägga av så kan det andra batteriet kontinuerligt driva allt för fullt själv med hyfsat god marginal.

BMS:er

Val av BMS

Ett Battery Management System (BMS) är väldigt viktigt för att övervaka och balansera battericellerna.

En av de vanligare typerna av BMS:er är Daly. Jag skriver typ i stället för tillverkare här eftersom det är lite oklart för mig om Daly verkligen tillverkar dessa BMS:er själva. Det verkar snarare som att det är ett annat företag som är vad man brukar kalla OEM och att samma hårdvara sedan säljs under några olika varumärken såsom: Daly BMS och Smart BMS.

De BMS:er jag köpte hette Smart BMS, det stod dock Daly på "Lightboardet" som följde med, exakt vad som stod på själva BMS:erna är nog bäst att låta vara osagt eftersom all text var på kinesiska. Appen man laddar ner för att hantera dessa BMS:er använder också Smart BMS varumärket oavsett vilket varumärke som står på BMS:en.

Jag köpte dessa BMS:er för att de är enkla att koppla in, konfigurera och använda. De har även förhållandevis gott rykte, allt inbyggt och de klarar höga strömmar. Jag satsade på två BMS:er som vardera klarade 300A. Det finns ännu större Daly-BMS:er men jag kommer aldrig att behöva mer än 300A då den teoretiska maxförbrukningen som nämnts ovan ligger på 267A.

BMS Konfigurering

BMS:erna är nu konfigurerade för att bryta strömmen om spänningen är utanför intervallet 40V-58,4V totalt eller 2,5V-3,65V för en enskild cell.

BMS:erna är även konfigurerade för att kunna leverera max 280A styck och det finns även en fysisk 300A automatsäkring till vardera batteri. Jag hade tidigare även en 150A automatsäkring till vardera motor men jag insåg när jag lossade på kåpan till ena styrenheten att dessa redan har inbyggda 150A säkringar så det kändes lite väl redundant med två seriekopplade 150A säkringar. Det är en hårfin linje mellan att vara försiktig och helt paranoid.

Balansering

Dessa BMS:er kör endast det som kallas för passiv balansering. Denna balansering görs endast under laddning och påbörjas när cellerna kommer upp i en konfigurerbar spänning under förutsättning att differensen (spänningsdeltat mellan högsta och lägsta cellen) är större än ett annat konfigurerbart värde.

Anledningen till att man inte vill börja balansera cellerna förrän vid en viss cellspänning är att det finns två faser i laddningskurvan när cellerna kan ha stor spännings differens, den ena är när de är nästan tomma och det andra när de är nästan fulla.

Eftersom det inte finns två celler som är exakt lika vill man bara balansera när de börjar bli fulla så att alla celler i drömläget blir fulla (når 3,65V) exakt samtidigt. På mitten av laddkurvan, mellan ca 30% och 70% så är spänningen väldigt lika även vid olika laddningsgrad (SOC) så där kommer det sällan ske någon balansering ändå eftersom deltat där blir lägre än gränsvärdet man konfigurerat.

Det finns även aktiv balansering som tillbehör till dessa BMS:er som alltså kan balansera även när man inte laddar, detta är en extra box man kopplar in med egna kablar till varje cell. Men med det jag testat kan jag i dagsläget inte se något behov av av aktiv balansering, den passiva räcker bra. Man ska även komma ihåg att det alltid blir effektförluster vid all balansering. Effektförluster under laddning är inte så farligt men när man inte laddar (aktiv balansering) vill man helst undvika dessa.

Handhavande

Det finns väldigt mycket påstridiga synpunkter på olika internetforum om hur man ska ta hand om sina batterier, många av dessa går isär. Jag läste någon gång ett klokt inlägg (inte jättevanligt men det förekommer) om hur bra det hade varit om folk kunde lägga lika mycket tid på att läsa manualerna som de gör på att fråga efter information på nätet.

Det finns alltid specifikationer för hur de batterier man köpt ska hanteras och saknas detta ska man helt enkelt handla någon annan stans. De batterier jag köpt klarar enligt dess specifikationer att lagras från -30°C laddas ur från -20°C och laddas upp från 0°C. Med båten ute i S:t Anna skärgård i Östergötland finns det med andra ord ingen anledning att demontera och plocka ur de ca 170kg batterier jag monterat eftersom det aldrig blir kallare än -30°C där.

Situationen kan självklart vara en annan om man har båten liggandes långt uppe i Bottenviken men frågan är väl om inte någon frostvakt som drar igång en kupéfläkt om temperaturen skulle gå ner mot -30°C är en enklare lösning om man har tillgång till el.

Det enda man bör se upp med i våra trakter är väl möjligen laddningen. Inte för att vi brukar vara ute och åka båt i minusgrader men skulle man av någon anledning behöva underhållsladda lite när båten ligger på vinterförvaring bör man välja en dag med blidväder.

Angående laddning vid vinterförvaring är nog det bästa att ladda till runt 70% och sedan koppla bort allt som drar ström men jag har nog ändå tänkt lämna övervakningen där jag kan fjärravläsa status på batterierna mm. på under förvaringen.